정점 섬모 접착 복합체는 운동성 섬모의 기저부에 형성되며 미세소관 네트워크에 의존합니다.

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 19028(2022) 이 기사 인용

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섬모 접착(CA) 복합체는 섬모 형성의 초기 단계에서 섬모의 기저체와 긴밀하게 연관되어 형성되며 다섬모 세포(MCC)의 액틴 네트워크와의 복잡한 상호 작용을 중재하는 역할을 합니다. 그러나 기본 신체 액세서리 구조와 관련된 정확한 위치와 MCC에서의 확립으로 이어지는 상호 작용은 잘 알려져 있지 않습니다. 여기에서는 초고해상도 이미징과 미세소관 네트워크와의 가능한 상호 작용을 사용하여 CA 단백질의 분포를 연구했습니다. 이 연구의 결과는 근단 CA 복합체가 기저 발의 원위 말단에서 형성되고 미세소관에 의존한다는 것을 보여줍니다. 우리의 데이터는 또한 CA가 MCC의 미세소관 네트워크 조직을 규제하는 데 추가 역할을 할 수 있는 가능성을 제기합니다.

섬모는 미세소관 기반 돌출부이며 구조와 기능이 다른 일차 섬모와 운동성 섬모로 분류됩니다1, 2. 대부분의 세포는 기계적 및 화학적 신호를 감지하고 변환하기 위해 단일의 비운동성 일차 섬모를 발달시킵니다. 반면에 운동성 섬모는 조화되고 극성화된 방식으로 박동하여 유체 흐름을 생성합니다. 예를 들어, 다섬모 세포(MCC)에는 뇌의 뇌척수액 흐름과 난관을 따른 난모세포 수송을 유도하는 수백 개의 운동성 섬모가 포함되어 있으며 흡입된 입자와 병원균을 가두는 점액을 제거하기 위해 기도에서 필요합니다. 따라서 섬모 생성 체액 흐름의 결함으로 인해 수두증, 여성 불임, 만성 재발성 호흡기 감염의 위험이 증가하고 원발성 섬모 운동 이상증(PCD)과 같은 질병으로 이어집니다.

섬모는 9중 대칭 미세소관(MT) 기반 구조인 기초체(BB)로 조립됩니다. MCC에서 BB는 기저 발이 섬모 흐름 방향으로 돌출되어 분극화됩니다. 기저 발의 손실은 섬모 방향 감각 상실로 이어집니다6. 기저 발은 MT 구성 센터로 기능하며 그 단백질은 세 가지 구조적 영역으로 구성됩니다. 영역 I은 기저 발을 기저 신체의 미세소관 삼중체에 연결하고 효과적인 뇌졸중 동안 기계적 지지를 제공할 가능성이 높습니다6, 7; 영역 II 또는 스캐폴딩 영역은 ODF26, 8, 9, Ninein10, galactin-37, CEP1911, CEP12812, centriolin13 및 CC2D2A14와 같이 기저 발의 조립에 사용되는 단백질로 구성됩니다. 영역 III 또는 미세소관 고정 영역은 미세소관을 고정하거나 핵을 생성하는 단백질 복합체로 구성된 기저 발 캡에 해당합니다. 특히, 운동성 섬모에서 캡에는 미세소관 핵형성에 필요한 γTuRC 복합체를 생성하는 다른 단백질 NEDD1과 γ-tubulin이 포함되어 있습니다. CEP170은 기저체를 미세소관 네트워크에 연결하는 데 필요한 기저 발 캡 단백질입니다16, 17. 또한 z-튜불린과 ε-튜불린은 모두 MCC의 기저 발 캡에 위치합니다. 흥미롭게도, z-tubulin의 고갈은 기저 발에 대한 MT 네트워크의 연결을 방해하지 않지만 정점 및 정점 하 액틴 네트워크의 조립을 교란시켜 기저 발이 액틴 세포골격과 기저 신체 상호 작용을 중재한다는 것을 시사합니다.

Xenopus laevis의 배아 표피에는 섬모 발달과 기능을 연구하는 데 이상적인 모델을 제공하는 일련의 MCC가 있습니다. Xenopus laevis를 사용한 우리의 이전 연구는 섬모 유착(CA)이라고 불리는 새로운 섬모 구조의 발견으로 이어졌습니다. CA는 섬모의 기저체와 결합하고 성숙한 MCC뿐만 아니라 MCC 분화 동안 기저체와 액틴 세포골격 사이의 상호작용에 관여하는 다중단백질 복합체입니다. CA 복합체의 4가지 단백질 구성원이 확인되었습니다: FAK, Paxillin, Vinculin 및 Talin; 모두 초점 접착(FA) 다중단백질 복합체의 잘 특성화된 구성원입니다. CA는 줄무늬 뿌리의 끝 부분과 기저 몸체의 정점에 인접한 두 개의 서로 다른 영역에서 형성되지만 기저 몸체 액세서리 구조와 관련된 정확한 위치는 아직 탐구되지 않은 상태로 남아 있습니다. 본 연구에서는 초고해상도 현미경을 사용하여 CA 단백질의 보다 상세한 위치 분석을 수행하여 이미징 해상도를 높이고 위치 파악 정확도를 향상시켰습니다. CA 섬모하 위치는 기저 발의 근위 및 원위 마커를 참조하여 결정되었습니다. 따라서 우리는 섬모 생물학에서 기초 발 구성 요소의 역할에 대한 향후 조사를 돕는 기본 발 단백질로 CA 구성원을 식별했습니다.